Ученые успешно «пересадили» митохондрии из одной живой клетки в другую

С помощью наношприца исследователи берут митохондрии (синие) из живой клетки, чтобы перенести органеллы в другую. (Иллюстрация: Шон Килиан)

Подобно тому, как человеческое тело можно разделить на различные органы, такие как сердце, легкие, почки, кишечник или печень, наши клетки также состоят из нескольких взаимодополняющих и взаимозависимых систем. Их называют органеллами, то есть небольшими органами. К примеру рибосомы, помогают генерировать белки, а митохондрии выполняют роль электростанции клетки. 

Теперь исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали метод, использующий наношприц для пересадки митохондрий из одной живой клетки в другую. Этот метод может быть одним из способов омоложения поврежденных клеток, например, при замене органов. Результаты были опубликованы в журнале PLOS Biology, 23-го марта.

Считается, что митохондрии когда-то были крошечными микробами, которые давным-давно заразили другую клетку и поселились там. Эти организмы развили эндосимбиотические отношения, и родилась митохондриальная органелла, которая помогла дать начало сложным организмам, включая растения, грибы и животных, состоящих из эукариотических клеток. Поскольку митохондрии до сих пор несут свои собственные геномы и даже производят собственные белки, есть реальные доказательства того, что это произошло в ходе эволюции.

«В клетках человека есть не одна митохондрия; есть много, которые создают сеть потоков. Эти нити могут реагировать на давление и превращаться во что-то вроде нити жемчуга, от которой впоследствии отщипываются отдельные митохондрии», — объяснил ведущий автор исследования Кристоф Гэбелейн.

Используя наношприц, созданный для этого метода, исследователи смогли проникнуть сквозь мембрану, окружающую клетку, и забрать отдельные митохондрии. Затем они проткнули мембрану другой клетки и поместили внутрь эти митохондрии.

Гэбелейн отметил, что процедура является минимально инвазивной, и обе клетки выживают. Лазер, генерируемый переделанным атомно-силовым микроскопом, контролирует положение наношприца. Давление шприца регулируется, и во время трансплантации он может перекачивать фемтолитры, чрезвычайно маленькое количество жидкости, всего лишь одну миллионную миллионной доли миллилитра.

Пересаженные митохондрии также имеют высокую выживаемость — более 80 процентов. Исследователи наблюдали, как большая часть митохондрий сливалась с существующей сетью в клетке-реципиенте в течение двадцати минут после трансплантации.

«Клетка-хозяин принимает их», — сказала руководитель исследования Джулия Форхольт из Института микробиологии ETH Zurich.

Авторы исследования предположили, что эту технологию можно применять по-разному. Например, можно улучшить здоровье и функцию стволовых клеток, которые демонстрируют признаки снижения метаболизма.

Исследователи теперь также заинтересованы в изучении «процессов, которые контролируют взаимодействие различных клеточных компартментов, и мы надеемся понять, как эндосимбиозы развиваются в течение эволюционного времени», — сказала Форхольт.